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Java多线程（二）--线程相关内容

网友: 文章列表 2024-03-21 15:46:28

Java多线程（二）--线程相关内容

1.创建线程的几种方式

  • 继承 Thread 类；

public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run()方法正在执行...");
}

  • 实现 Runnable 接口；

public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " run()方法执行中...");
}

  • 实现 Callable 接口；

public class MyCallable implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " call()方法执行中...");
return 1;
}

2. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别

相同点：

  • 都是接口

  • 都可以编写多线程程序

  • 都采用Thread.start()启动线程

主要区别：

  • Runnable 接口 run 方法无返回值；Callable 接口 call 方法有返回值，是个泛型，和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果

  • Runnable 接口 run 方法只能抛出运行时异常，且无法捕获处理；Callable 接口 call 方法允许抛出异常，可以获取异常信息 注：Callalbe接口支持返回执行结果，需要调用FutureTask.get()得到，此方法会阻塞主进程的继续往下执行，如果不调用不会阻塞。

3.线程的状态

Java多线程（二）--线程相关内容

  • 新建(new)：新创建了一个线程对象。

  • 就绪（可运行状态）(runnable)：线程对象创建后，当调用线程对象的 start()方法，该线程处于就绪状态，等待被线程调度选中，获取cpu的使用权。

  • 运行(running)：可运行状态(runnable)的线程获得了cpu时间片（timeslice），执行程序代码。注：就绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；

  • 阻塞(block)：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对 CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被 CPU 调用以进入到运行状态。

阻塞的情况分三种：

(一). 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中，使本线程进入到等待阻塞状态；

(二). 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中，线程会进入同步阻塞状态；

(三). 其他阻塞: 通过调用线程的 sleep()或 join()或发出了 I/O 请求时，线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

死亡(dead)(结束)：线程run()、main()方法执行结束，或者因异常退出了run()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生

4. 线程的 run()和 start()有什么区别？

每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的，run()方法称为线程体。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。

start() 方法用于启动线程，run() 方法用于执行线程的运行时代码。run() 可以重复调用，而 start()只能调用一次。

start()方法来启动一个线程，真正实现了多线程运行。调用start()方法无需等待run方法体代码执行完毕，可以直接继续执行其他的代码； 此时线程是处于就绪状态，并没有运行。 然后通过此Thread类调用方法run()来完成其运行状态， run()方法运行结束， 此线程终止。然后CPU再调度其它线程。

run()方法是在本线程里的，只是线程里的一个函数，而不是多线程的。 如果直接调用run()，其实就相当于是调用了一个普通函数而已，直接待用run()方法必须等待run()方法执行完毕才能执行下面的代码，所以执行路径还是只有一条，根本就没有线程的特征，所以在多线程执行时要使用start()方法而不是run()方法。

5. 为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法，为什么我们不能直接调用run() 方法？

new 一个 Thread，线程进入了新建状态。调用 start() 方法，会启动一个线程并使线程进入了就绪状态，当分配到 时间片 后就可以开始运行了。 start() 会执行线程的相应准备工作，然后自动执行run() 方法的内容，这是真正的多线程工作。

而直接执行 run() 方法，会把 run 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行，并不会在某个线程中执行它，所以这并不是多线程工作。

总结： 调用 start 方法方可启动线程并使线程进入就绪状态，而 run 方法只是 thread 的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。

6. 什么是 Callable 和 Future?

Callable 接口类似于 Runnable，从名字就可以看出来了，但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出返回结果的异常，而 Callable 功能更强大一些，被线程执行后，可以返回值，这个返回值可以被 Future 拿到，也就是说，Future 可以拿到异步执行任务的返回值。

Future 接口表示异步任务，是一个可能还没有完成的异步任务的结果。所以说 Callable用于产生结果，Future 用于获取结果。

7. 什么是 FutureTask

FutureTask 表示一个异步运算的任务。FutureTask 里面可以传入一个 Callable 的具体实现类，可以对这个异步运算的任务的结果进行等待获取、判断是否已经完成、取消任务等操作。只有当运算完成的时候结果才能取回，如果运算尚未完成 get 方法将会阻塞。一个 FutureTask 对象可以对调用了 Callable 和 Runnable 的对象进行包装，由于 FutureTask 也是Runnable 接口的实现类，所以 FutureTask 也可以放入线程池中。

8. Java 中用到的线程调度算法是什么？

计算机通常只有一个 CPU，在任意时刻只能执行一条机器指令，每个线程只有获得CPU 的使用权才能执行指令。所谓多线程的并发运行，其实是指从宏观上看，各个线程轮流获得 CPU 的使用权，分别执行各自的任务。在运行池中，会有多个处于就绪状态的线程在等待 CPU，JAVA 虚拟机的一项任务就是负责线程的调度，线程调度是指按照特定机制为多个线程分配 CPU 的使用权。（Java是由JVM中的线程计数器来实现线程调度）

有两种调度模型：分时调度模型和抢占式调度模型。

分时调度模型是指让所有的线程轮流获得 cpu 的使用权，并且平均分配每个线程占用的 CPU的时间片这个也比较好理解。

Java虚拟机采用抢占式调度模型，是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU，如果可运行池中的线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行，直至它不得不放弃 CPU。

9. 线程的调度策略

线程调度器选择优先级最高的线程运行，但是，如果发生以下情况，就会终止线程的运行：

（1）线程体中调用了 yield 方法让出了对 cpu 的占用权利

（2）线程体中调用了 sleep 方法使线程进入睡眠状态

（3）线程由于 IO 操作受到阻塞

（4）另外一个更高优先级线程出现

（5）在支持时间片的系统中，该线程的时间片用完

（想象成幼儿园好多小朋友在抢一个玩具，一种公平的玩法就是大家一人五分钟，玩完给下一个人，不公平的玩法就是先给小明玩，因为小明优先级高，因为小明他爸叫李刚。

小明在什么情况下会把玩具让出来？

1.小明主动让出来，yield

2.小明玩着玩着睡着了sleep

3.老师强烈要求小明让出来，io收到阻塞

4.小强出现了，优先级更高，小强他爸是李刚的领导

5.小明玩到幼儿园放学了，时间片用完了）

10. 什么是线程调度器(Thread Scheduler)和时间分片(Time Slicing )？

线程调度器是一个操作系统服务，它负责为 Runnable 状态的线程分配 CPU 时间。一旦我们创建一个线程并启动它，它的执行便依赖于线程调度器的实现。

时间分片是指将可用的 CPU 时间分配给可用的 Runnable 线程的过程。分配 CPU 时间可以基于线程优先级或者线程等待的时间。

线程调度并不受到 Java 虚拟机控制，所以由应用程序来控制它是更好的选择（也就是说不要让你的程序依赖于线程的优先级）。

11. 请说出与线程同步以及线程调度相关的方法。

（1） wait()：使一个线程处于等待（阻塞）状态，并且释放所持有的对象的锁；

（2）sleep()：使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要处理InterruptedException 异常；

（3）notify()：唤醒一个处于等待状态的线程，当然在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由 JVM 确定唤醒哪个线程，而且与优先级无关；

（4）notityAll()：唤醒所有处于等待状态的线程，该方法并不是将对象的锁给所有线程，而是让它们竞争，只有获得锁的线程才能进入就绪状态；

12. sleep() 和 wait() 有什么区别？

两者都可以暂停线程的执行

类的不同：sleep() 是 Thread线程类的静态方法，wait() 是 Object类的方法。

是否释放锁：sleep() 不释放锁；wait() 释放锁。

用途不同：Wait 通常被用于线程间交互/通信，sleep 通常被用于暂停执行。

用法不同：wait() 方法被调用后，线程不会自动苏醒，需要别的线程调用同一个对象上的 notify()或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法执行完成后，线程会自动苏醒。或者可以使用wait(long timeout)超时后线程会自动苏醒。

13. 为什么 wait(), notify()和 notifyAll()必须在同步方法或者同步块中被调用？

当一个线程需要调用对象的 wait()方法的时候，这个线程必须拥有该对象的锁，接着它就会释放这个对象锁并进入等待状态直到其他线程调用这个对象上的 notify()方法。同样的，当一个线程需要调用对象的 notify()方法时，它会释放这个对象的锁，以便其他在等待的线程就可以得到这个对象锁。由于所有的这些方法都需要线程持有对象的锁，这样就只能通过同步来实现，所以他们只能在同步方法或者同步块中被调用。

14. notify() 和 notifyAll() 有什么区别？

如果线程调用了对象的 wait()方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。

notifyAll() 会唤醒所有的线程，notify() 只会唤醒一个线程。

notifyAll() 调用后，会将全部线程由等待池移到锁池，然后参与锁的竞争，竞争成功则继续执行，如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而 notify()只会唤醒一个线程，具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制。

15. Thread 类中的 yield 方法有什么作用？

使当前线程从执行状态（运行状态）变为可执行态（就绪状态）。

当前线程到了就绪状态，那么接下来哪个线程会从就绪状态变成执行状态呢？可能是当前线程，也可能是其他线程，看系统的分配了。

16. 为什么 Thread 类的 sleep()和 yield ()方法是静态的？

Thread 类的 sleep()和 yield()方法将在当前正在执行的线程上运行。所以在其他处于等待状态的线程上调用这些方法是没有意义的。这就是为什么这些方法是静态的。它们可以在当前正在执行的线程中工作，并避免程序员错误的认为可以在其他非运行线程调用这些方法。

17. 线程的 sleep()方法和 yield()方法有什么区别？

（1） sleep()方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级，因此会给低优先级的线程以运行的机会；yield()方法只会给相同优先级或更高优先级的线程以运行的机会；

（2） 线程执行 sleep()方法后转入阻塞（blocked）状态，而执行 yield()方法后转入就绪（ready）状态；

（3）sleep()方法声明抛出 InterruptedException，而 yield()方法没有声明任何异常；

（4）sleep()方法比 yield()方法（跟操作系统 CPU 调度相关）具有更好的可移植性，通常不建议使用yield()方法来控制并发线程的执行。

18. 如何停止一个正在运行的线程？

在java中有以下3种方法可以终止正在运行的线程：

  • 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。

  • 使用stop方法强行终止，但是不推荐这个方法，因为stop和suspend及resume一样都是过期作废的方法。

  • 使用interrupt方法中断线程。

19. Java 中 interrupted 和 isInterrupted 方法的区别？

interrupt：用于中断线程。调用该方法的线程的状态为将被置为”中断”状态。

注意：线程中断仅仅是置线程的中断状态位，不会停止线程。需要用户自己去监视线程的状态为并做处理。支持线程中断的方法（也就是线程中断后会抛出interruptedException 的方法）就是在监视线程的

中断状态，一旦线程的中断状态被置为“中断状态”，就会抛出中断异常。

interrupted：是静态方法，查看当前中断信号是true还是false并且清除中断信号。如果一个线程

被中断了，第一次调用 interrupted 则返回 true，第二次和后面的就返回 false 了。

isInterrupted：是可以返回当前中断信号是true还是false，与interrupt最大的差别

20. 你对线程优先级的理解是什么？

每一个线程都是有优先级的，一般来说，高优先级的线程在运行时会具有优先权，但这依赖于线程调度的实现，这个实现是和操作系统相关的(OS dependent)。我们可以定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程优先级是一个 int 变量(从 1-10)，1 代表最低优先级，10 代表最高优先级。

Java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理，所以与具体的操作系统优先级有关，如非特别需要，一般无需设置线程优先级。

当然，如果你真的想设置优先级可以通过setPriority()方法设置，但是设置了不一定会该变，这个是不准确的

1-10级，默认5，公平竞争

Thread.MIN_PRIORITY = 1 设置线程的优先级

deamon属性

Thread.setDeamon(true)设置线程为守护线程

21. 什么是线程池？

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来许多好处。

  • 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

  • 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。

  • 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是，要做到合理利用

22. 线程池作用？

线程池是为突然大量爆发的线程设计的，通过有限的几个固定线程为大量的操作服务，减少了创建和销毁线程所需的时间，从而提高效率。

如果一个线程所需要执行的时间非常长的话，就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作，而是不宜。本来降低线程创建和销毁，结果你那么久我还不好控制还不如直接创建线程)，况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。

23. 什么是ThreadPoolExecutor？

ThreadPoolExecutor就是线程池

ThreadPoolExecutor其实也是JAVA的一个类，我们一般通过Executors工厂类的方法，通过传入不同的参数，就可以构造出适用于不同应用场景下的ThreadPoolExecutor（线程池）

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  • corePoolSize 核心线程数量

  • maximumPoolSize 最大线程数量

  • keepAliveTime 线程保持时间，N个时间单位

  • unit 时间单位（比如秒，分）

  • workQueue 阻塞队列

  • threadFactory 线程工厂

  • handler 线程池拒绝策略（或者说是饱和策略）

    public class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());}}

24. 线程池的执行原理？

提交一个任务到线程池中，线程池的处理流程如下：

1. 判断线程池里的核心线程是否都在执行任务，如果不是（核心线程空闲或者还有核心线程没有被创建）则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程都在执行任务，则进入下个流程。

2. 线程池判断工作队列是否已满，如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。

3. 判断线程池里的线程是否都处于工作状态，如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

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25. ThreadPoolExecutor饱和策略有哪些？

如果当前同时运行的线程数量达到最大线程数量并且队列也已经被放满了时，ThreadPoolTaskExecutor 定义一些策略:（领导给你个新任务，但是手上还有没干完的活，是在腾不出时间，怎么办？）

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy：抛出 RejectedExecutionException来拒绝新任务的处理。（1.直接决绝，告诉领导干不了）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：调用执行自己的线程运行任务。您不会任务请求。但是这种策略会降低对于新任务提交速度，影响程序的整体性能。另外，这个策略喜欢增加队列容量。如果您的应用程序可以承受此延迟并且你不能任务丢弃任何一个任务请求的话，你可以选择这个策略。（2.告诉领导你自己干吧）

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：不处理新任务，直接丢弃掉。（3.嘴上答应，就是不干）

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy： 此策略将丢弃最早的未处理的任务请求。（4.把最早的没干的活丢了，把这个活排进去）

26.线程池四种创建方式？

（阿里不推荐用，推荐用上面的方式创建线程，了解就行了，为啥不推荐，我猜是参数不能自己设置，没有那种掌控的感觉）

Java通过Executors提供四种线程池，分别为：

1. newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。

2. newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

3. newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

4. newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

27. 线程池都有哪些状态？

RUNNING：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。

SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。

STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。

TIDYING：所有的任务都销毁了，workCount 为 0，线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会执行钩子方法 terminated()。

TERMINATED：terminated()方法结束后，线程池的状态就会变成这个。

28. 如何合理分配线程池大小?

要合理的分配线程池的大小要根据实际情况来定，简单的来说的话就是根据CPU密集和IO密集来分配

什么是CPU密集

CPU密集的意思是该任务需要大量的运算，而没有阻塞，CPU一直全速运行。

CPU密集任务只有在真正的多核CPU上才可能得到加速(通过多线程)，而在单核CPU上，无论你开几个模拟的多线程，该任务都不可能得到加速，因为CPU总的运算能力就那样。

什么是IO密集

IO密集型，即该任务需要大量的IO，即大量的阻塞。在单线程上运行IO密集型的任务会导致浪费大量的CPU运算能力浪费在等待。所以在IO密集型任务中使用多线程可以大大的加速程序运行，即时在单核CPU上，这种加速主要就是利用了被浪费掉的阻塞时间。

分配CPU和IO密集：

1. CPU密集型时，任务可以少配置线程数，大概和机器的cpu核数相当，这样可以使得每个线程都在执行任务

2. IO密集型时，大部分线程都阻塞，故需要多配置线程数，2*cpu核数

精确来说的话的话：

从以下几个角度分析任务的特性：

任务的性质：CPU密集型任务、IO密集型任务、混合型任务。

任务的优先级：高、中、低。

任务的执行时间：长、中、短。

任务的依赖性：是否依赖其他系统资源，如数据库连接等。

可以得出一个结论：

线程等待时间比CPU执行时间比例越高，需要越多线程。

线程CPU执行时间比等待时间比例越高，需要越少线程。

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